220 kV泉塘变改造系统过渡方案优化

吴小勇，肖顺良

(湖南省电力公司湘潭电业局，湖南湘潭411102)

220 kV泉塘变电站投产于1977年7月，30多年来一直担负着湘乡地区的供电责任，为湘乡地区的经济发展做出了重大贡献。但随着运行年代的久远，该变电所设备陈旧老化，日常维护工作难度加大，电网安全隐患突出，亟需进行全站重建改造。但重建改造过程中运行操作工作量大、方式复杂、现场施工面多、施工人员交叉作业等存在很多问题。

1 泉塘供电区电网当前运行方式

1.1 泉塘供电区接线方式

泉塘变现有2台主变压器，总容量为240 MVA(其中泉塘#2主变因设备原因已于2011年退出运行)，220 kV，110 kV均采用双母线带专用旁路接线方式;继电保护装置和安全自动装置经过多次更新与改造，形成电磁系列、晶体管系列、集成电路系列、微机系列一、二代等各类型保护装置“五世同堂”的局面。2011年5月，在湘乡地区新建投产220 kV肖家湾变180 MVA主变1台，供110 kV金坪、东山 (含潭市电铁变)、长丰负荷，棋子桥变 (含水泥厂)负荷通过豹棋石线转由豹南山220 kV变供电。220 kV泉塘变供110 kV梅坪、铝厂、碱业公司变，并通过220 kV母线转供220 kV铁合金变。如图1。

1.2 湘乡电网负荷情况

图1 泉塘供电区电网当前运行方式

湘乡地区目前有2个220 kV公用变电站，主要供湘乡市区工农业生产负荷。其中110 kV梅坪、东山供市区负荷、潭市电铁变为铁路牵引变，大型工业有铁合金、湘乡水泥厂、铝厂、碱业公司等。110 kV金坪、棋梓桥变及下面的亭子伦等9个35 kV变电站供湘乡城郊或农村负荷，各变电站具体负荷分布情况见表1。

表1 湘乡电网110 kV变电站负荷情况 MW

2 泉塘变改造方案

泉塘变改造后终期规模为3台180 MVA主变，总容量为540 MVA。第1期规模为2台180 MVA主变压器;220 kV出线8回;110 kV出线12回;10 kV出线24回;容性无功补偿2×4×8 Mvar，感性无功补偿2×10 Mvar。泉变220 kV户外GIS布置在变电站西北侧，110 kV户外GIS布置在变电站的东南侧，泉塘变改造后布置如图2。

图2 泉塘变设备改造后布置平面图

湖南省电力勘测设计院针对泉塘变电站提出了2个改造方案。方案1:不停电改造方案，全站的改造分7个步骤，需临时新上1台变压器，110 kV的北向出线需在站外用短接，并且分2次才能全部接入系统，此方案已被否决，不作过多分析。方案2:全停电改造方案，改造期间原有110 kV需在站外短接。

3 泉塘变改造过渡方案

3.1 110 kV过渡方案

3.1.1 110 kV出线布置情况

泉塘变110 kV出线共9回，其中北向出线4回。见图3。

3.1.2 泉塘变110 kV出线过渡方案 (见图4)

(1)将泉梅东碱线与泉长线在泉塘变站内跨线短接，形成110 kV肖长梅线，供长丰、梅坪、碱业公司负荷。

(2)将泉铝Ⅰ线、泉棋Ⅰ线与泉肖金线在泉塘变站内跨线短接，形成110 kV肖铝金棋线，供110 kV铝厂、金坪变负荷，作棋变备用。

3.2 220 kV过渡方案

为了不影响泉塘变所供的220 kV铁合金变电站的供电，将民泉Ⅰ、Ⅱ线与泉铁Ⅰ、Ⅱ线对接，其他220 kV线路与泉塘变断开。

图3 泉塘变110 kV出线布置图

图4 泉塘供电区110 kV过渡方案

4 泉塘变过渡电网安全分析

4.1 操作风险

泉塘变电站运行已有30多年，全站水泥构架风化严重，220 kV断路器存在家族性缺陷，隔离开关机构锈蚀卡涩，操作困难;220 kV设备线夹大多为铜铝对接线夹，任何操作都有可能发生设备损坏、人员受伤的情况。在近几年的操作中也发生过刀闸、带电线夹损坏，导致导线跌落而使人员受伤的事件。在进行线路的改接过程中，肯定会有大量的线路停电检修的操作，给操作人员带来很大的危险。因此要尽可能减少操作，杜绝在操作过程中可能出现的意外事件。

4.2 电网运行风险

4.2.1 肖家湾变只有1台180 MVA的主变，如果#1主变或220 kV母线发生故障，将引起整个湘乡地区的7个110 kV变电站失压。湘乡地区负荷最高达249 MW，考虑同时率也将达210 MW左右，扣除棋变70 MW，肖家湾变单台主变能满足带负荷要求。如果豹棋石线跳闸或娄底电网发生故障，棋梓桥变负荷70 MW转肖家湾的情况下，肖家湾#1主变过载。

4.2.2 整个湘乡地区的9个110 kV变电站，除棋梓桥变、潭市电铁变、水泥厂有2回线路供电外，其余均为单位电源供电的方式，没有备用电源，供电风险大。

4.2.3 肖长线的导线型号为LGJ-185，允许负荷为515A，肖长梅线供长丰、梅坪、碱业公司负荷，最高负荷达112 MW，将远远超过线路的带负荷能力。并且如果发生肖长线跳闸事件，将造成多个110 kV变电站同时失压，发生电网事故。

4.2.4 肖铝金棋线 (原泉肖金线)供110 kV铝厂、金坪变负荷，作棋变备用，正常情况负荷最大为17 MW，能满足要求。如豹棋石线跳闸，棋变负荷70 MW将由肖铝金棋线供，负荷偏重;如肖铝金棋线跳闸，将导致多个110 kV变电站失压。

4.2.5 过渡过程中，由于多条110 kV线路相互搭接，二次保护要求兼顾保护的设备较多，可能会引起保护失配的情况，并增加保护计算难度。

4.3 施工现场风险

基建施工现场通常都是作业面多、人员散乱、车辆多、新设备安装、二次回路交叉接线等，存在很多危险性。原方案中110 kV线路需要在站内进行跨线短接，泉塘变站内设备仍然带电，施工的风险系数较大。

5 泉塘变改造期间的过渡方案建议

5.1 肖家湾变新增#2主变或110 kV备自投装置。肖家湾变在极端情况下单台主变不能满足带负荷要求，如果将部分负荷转由220 kV西湖变供电，运行方式调整困难，操作烦琐，给电网运行带来隐患。因此建议在泉塘变重建前先上肖家湾另一台主变，如果不能增加肖家湾#2变，则在肖楠线肖家湾变侧与西湖变开环，并加装备自投装置。肖家湾#1主变跳闸或220 kV失压后，可以通过备自投装置将肖家湾#1主变负荷转西湖供电，尽快恢复湘乡地区保安用电。

5.2 泉塘变保留110 kV设备，通过泉肖金线和肖长线经泉110 kV母线分别带泉变出线负荷。

5.2.1 泉塘变改造施工风险低。泉塘变场地内有带电设备，可能会增加基建施工现场风险。实际上泉塘变重建全部采用GIS设备，占地面积小，在原有的220 kV设备和主变设备场地施工已能满足建设施工要求，施工场地与保留的110 kV带电场地用围墙隔离，施工场地内没有任何带电设备，与泉塘变全停一样能保证施工场地内施工人员的安全。

5.2.2 湘乡地区电网风险低。肖家湾与泉塘有泉肖金线和肖长泉线2回110 kV线路联络，保留泉110 kV设备，泉塘变110 kV运行方式调整为:泉棋Ⅰ线502、泉棋潭线504、泉铝Ⅰ线508、泉长线514、泉梅东线522断路器置110 kVⅠ母运行;泉肖金线506、泉铝Ⅱ线512、泉东线516、泉梅线524断路器置110 kVⅡ母运行;泉110 kV母联500断路器热备用，如图5。

图5 泉塘变110 kV出线运行接线图

湘乡地区保留220 kV泉塘变的110 kV一、二次设备，对于所辖9个110 kV变电站的一次设备运行方式，不会发生太大的变化，各变电站仍有备用电源，发生多个110 kV变电站同时失压的概率小。泉肖金线肖506、肖长线的允许负荷为515A，泉肖金线供梅坪、金坪负荷最大为73 MW，肖长线供长丰、铝厂、碱业公司合计最大负荷64 MW，2回线路所供泉母线负荷能满足要求，不会引起设备过载。

5.2.3 泉塘变操作风险低。220 kV泉塘变当前110 kV设备运行方式不需进行调整，只要断开110 kV母联500断路器，电网运行方式调整无需其他操作，因此没有操作风险。

5.2.4 继电保护容易满足要求。泉塘变110 kV出线设备均有正常的保护装置，与肖家湾变2条110 kV出线保护的配合也容易满足要求，不会发生保护失配的情况，保护计算的工作量小。

综上所述，保留泉塘变110 kV一、二次设备，对于改造期间的施工、操作、电网运行风险均能有效控制。然而泉肖金线或肖长泉线发生跳闸，所有泉变出线负荷通过备自投或手动转另一线路时，将会引起线路过载。因此在220 kV泉塘变改造前，线路运维单位要组织线路特巡，全面排查可能发生外力破坏的情况，在改造过程中要采取切实可行的预防措施，杜绝外力破坏事件发生，对排查出的影响线路安全稳定运行的问题或缺陷应立即汇报，并采取带电作业方式消缺，确保110 kV泉肖金线、肖长线、泉长线可靠运行。

6 结束语

220 kV泉塘变的改造过渡方案建议已得到湖南省电力公司的认同和批复，目前泉塘变正按此方案实施改造。220 kV泉塘变电站重建改造后，将大大提高今后湘乡地区供电的可靠性。在整个重建过渡改造期间，必须认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，进行改造危险因素的分析，制定严格的预防和控制措施，采用切实可行的过渡方案，确保整个湘乡地区的工农业生产用电的需要，保证泉塘变重建过程中湘乡电网安全、稳定、经济运行，实现平稳过渡。

〔1〕湘潭电业局.湘潭电网运行方式 (强电部分)〔R〕.2011.

〔2〕湖南省电力勘测设计院.220 kV泉塘变输变电工程过渡方案〔R〕.2011.